石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)（Graphene）具有優異(yi)的(de)(de)光學(xue)(xue)、電(dian)學(xue)(xue)、力學(xue)(xue)特性，被認為是一種未(wei)來革命(ming)性的(de)(de)功(gong)能/結構材(cai)料，在能源環境、生(sheng)物(wu)醫(yi)療(liao)、電(dian)子(zi)器件(jian)、化工和航空(kong)航天等(deng)多方(fang)面具有重(zhong)要的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)。采用(yong)射頻感(gan)應(ying)(ying)加(jia)熱(re)和微波加(jia)熱(re)等(deng)離子(zi)體(ti)制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)(bei)(bei)石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)能耗(hao)高(gao)，難以工業化應(ying)(ying)用(yong)。熱(re)等(deng)離子(zi)體(ti)熱(re)解(jie)碳氫化合物(wu)合成(cheng)石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)，由于(yu)等(deng)離子(zi)體(ti)電(dian)導率隨(sui)著溫度增(zeng)加(jia)迅(xun)速(su)上(shang)升(sheng)，導致(zhi)電(dian)弧自動收縮(suo)到很小的(de)(de)范圍(wei)，對于(yu)合成(cheng)石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)要求的(de)(de)毫秒級(ji)反應(ying)(ying)時(shi)間(jian)，難以實現均(jun)勻加(jia)熱(re)，產品均(jun)勻性差，能耗(hao)高(gao)。采用(yong)課題組研制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)磁分散(san)電(dian)弧產生(sheng)大(da)面積(ji)均(jun)勻等(deng)離子(zi)體(ti)的(de)(de)技(ji)術，解(jie)決了等(deng)離子(zi)體(ti)對物(wu)料快(kuai)速(su)均(jun)勻加(jia)熱(re)問題。所制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)(bei)(bei)的(de)(de)石(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)平面尺寸50-300nm，層數(shu)2-5層，表(biao)現出良(liang)好(hao)的(de)(de)晶體(ti)結構和超大(da)的(de)(de)比表(biao)面積(ji)，產品均(jun)勻性好(hao)；制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)(bei)(bei)方(fang)法及設備(bei)(bei)(bei)簡單，一步合成(cheng)，無需還原(yuan)，且無需基底、催(cui)化劑、溶液或酸，收率高(gao)約（~14%），能耗(hao)低(di)約~0.4kW·h/g，成(cheng)本低(di)，具備(bei)(bei)(bei)實現低(di)成(cheng)本大(da)規模連續生(sheng)產的(de)(de)前景(jing)。

不(bu)同模式電弧(hu)CCD圖(tu)像與石墨(mo)烯樣品(pin)檢測(ce)結(jie)果

研究(jiu)工(gong)作探(tan)究(jiu)了(le)等離子(zi)(zi)參數、原(yuan)料氣體(ti)(ti)組(zu)成(cheng)(cheng)(cheng)與納米石墨烯(xi)形態、層數及缺陷之間(jian)的(de)關系，同(tong)時揭示了(le)產生(sheng)高(gao)純度(du)石墨烯(xi)需要工(gong)藝(yi)條件(jian)。結合等離子(zi)(zi)體(ti)(ti)反應器流場溫度(du)場的(de)數值模擬和化學反應動力學計算，提(ti)(ti)出石墨烯(xi)可能(neng)的(de)形成(cheng)(cheng)(cheng)機理：低碰(peng)撞頻率(lv)的(de)成(cheng)(cheng)(cheng)核前驅體(ti)(ti)有利于形成(cheng)(cheng)(cheng)片層（sheet-like）核心，并(bing)在(zai)富氫和高(gao)溫的(de)等離子(zi)(zi)體(ti)(ti)環境中保持(chi)平面生(sheng)長。石墨烯(xi)形成(cheng)(cheng)(cheng)機理的(de)闡明，為產品生(sheng)產控制提(ti)(ti)供了(le)理論指(zhi)導。

團隊王(wang)(wang)城特聘副研(yan)(yan)究員(yuan)(yuan)和(he)(he)博士生陳仙輝(hui)分別為兩(liang)(liang)篇論文(wen)(wen)的第(di)一作(zuo)者(zhe)(zhe)，夏維東(dong)教(jiao)授為兩(liang)(liang)篇論文(wen)(wen)的通訊作(zuo)者(zhe)(zhe)，王(wang)(wang)城特聘副研(yan)(yan)究員(yuan)(yuan)和(he)(he)葉桃紅副教(jiao)授分別為兩(liang)(liang)篇論文(wen)(wen)共同通訊作(zuo)者(zhe)(zhe)。本項(xiang)目(mu)獲得國家自(zi)然科學基金委和(he)(he)中國科學院儀器專(zhuan)項(xiang)基金的資(zi)助。

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